Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru

216

белка. Контролируя их образование, гены управляют всеми химическими реакциями организма и определяют тем самым его признаки. Уникальными свойствами гена являются его высокая устойчивость (неизменяемость в ряду поколений — в этом суть самой наследственности!) и способность к наследуемости изменений в результате мутаций. Совокупность всех генов одного организма называется генотипом, а совокупность всех признаков организма — фенотипом.

13.2.1. Генотип и фенотип

Согласно определению, фенотип, таким образом, представляет результат взаимодействия генотипа и окружающей среды. Можно считать, что, оставляя те или иные живые организмы с их генотипом, естественный отбор сохраняет способы интеграции внешней информации в виде конкретных фенотипов.

Как отмечал российский генетик И.Н. Дубинин (1906—1998), «фенотип — это явление, а генотип — его сущность». Это означает, что генотип проявляется в фенотипе и поэтому фенотип всегда шире и разнообразней генотипа. Естественный отбор действует на фенотип, а не непосредственно на генотип, который лишь определяет реакции развивающегося организма на внешнюю среду. Генетическая информация становится биологически осмысленной только в том случае, когда она «расшифровывается» в результате контакта с окружающей средой. В известном смысле фенотип включает в себя биологические задатки, природную и социальную среду, деятельность индивидуума, его сознание и все возможные когерентные взаимодействия между этими признаками. Б.М. Медников назвал фенотип «машиной для выживания»

[14].

Отдельные гены определяют возможность развития одного элементарного признака или одной белковой молекулы, а распределение их в хромосомах и последующее распределение хромосом по дочерним клеткам при клеточном делении обеспечивают передачу совокупности наследственных свойств всего организма от поколения к поколению. Хромосомы как структурные образования клеточного ядра имеют специфичную форму и размер около 1 мкм. Их число для каждого вида остается постоянным, но для разных видов оно неодинаково. Так, у человека их 46 (у обезьян, согласно последним исследованиям, их может быть 48), у плодовой мушки дрозофилы (любимого объекта

361

исследований генетиков) — 8, у некоторых видов растений — до 100. Во всех клетках хромосомы парные, и такой набор хромо> сом называется диплоидным, т.е. двойным. Его кодовый номер 2п, где η — число пар, или гаплоидное число (от греческого слова «гаплос» — половина). Для диплоидных организмов, к которым принадлежит и человек, каждому признаку соответствуют два гена. Они могут быть представлены на двух парных хромосомах разными вариантами, их называют аллелями. Таким образом, аллели — это формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках парных хромосом, которые определяют варианты развития одного и того же признака. Понятия «генотип», «фенотип» и «аллель» также были введены В. Иогансеном. В генетике существуют определения генома и генофонда.

Геном

Геном — это совокупность генов, содержащихся в одинарном наборе хромосом определенной животной или растительной клетки.

Генофонд

Генофонд определяет качественный состав и относительную численность разных аллелей различных генов в популяциях того или иного организма. Это видовой, а не индивидуальный признак.

13.2.2. Законы генетики Г. Менделя

Г. Мендель, проводя опыты по скрещиванию разновидностей (или линий) гороха, установил в 1850 г. закономерности, которые считаются основными для классической генетики. Для контраста он выбирал разновидности с резко различными признаками, а затем их скрещивал. Растения одной линии были высокими, а другой — низкими. Свои результаты он обобщил в виде трех законов.

• Первый закон. При скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (или высокие, или низкие), отличающимся друг от друга парой возможных

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru

217

признаков, все первое поколение гибридов окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей. От каждого из родителей потомок получает по одному гену, характеризующему признак. Выбор этого признака определяется тем, какой из генов является более сильным (доминирующим), а какой — более слабым (рецессивным — подавляемым).

Таким образом, образуется несколько аллелей одного гена и тем самым несколько вариантов одного признака. Это относится

362

к гомозиготным организмам, т.е. имеющим однородную наследственную основу от родителей, сходных по какому-то наследственному признаку.

•Второй закон. При скрещивании двух гетерозиготных особей как двух потомков первого поколения признаки расщепляются в определенном соотношении — по фенотипу

3:1, по генотипу 1:2:1.

Гетерозиготность — это присущее всякому гибридному организму состояние, при котором его гомологичные (подобные по строению и развитию) хромосомы несут разные формы одного и того же гена.

•Третий закон. При скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум и более парам возможных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всевозможных сочетаниях.

Последний закон указывает на статистический, вероятностный характер наследственности и дает возможность применить физические представления статистической физики.

Теперь становятся хотя бы отчасти понятными для обычных людей шутки генетиков на «их языке»: «Рецессивный аллель влияет на фенотип, только если генотип гомозиготен».

13.2.3. Хромосомная теория наследственности

Американский биолог Т. Морган, иностранный член-корреспондент Российской академии наук с 1923 г. и почетный член АН СССР с 1932 г., обосновал в 1910 г. хромосомную теорию наследственности и установил закономерности расположения генов в хромосомах. Исходя из того, что у любого организма признаков много, а число хромосом невелико и, следовательно, в хромосоме много генов, Морган выявил закономерность наследования признаков, гены которых находятся в одной хромосоме, — они наследуются совместно. Эта закономерность называется законом Моргана для

сцепления генов.

Хромосомы могут перемещаться и при клеточном делении распределяться поровну между дочерними клетками в полном соответствии с выводами Менделя о передаче наследственных факторов. Деление клетки начинается с ядра, содержимое уплотняется в хромосомы, область, занятая ядром, становится вытяну-

363

той, и половинки каждой хромосомы направляются в разные концы этой области, образуя две одноядерные клетки, каждая из которых содержит по одному полному диплоидному набору хромосом. Такой способ клеточного деления называют митозом, он характерен для клеток тела. Таким образом, в митозе хромосомы удваиваются, при этом они расщепляются и равномерно распределяются между дочерними клетками.

Все клетки, полученные в результате митоза, генетически идентичны, так как в каждой паре клеток ДНК каждой хромосомы является точной копией ДНК соответствующей хромосомы другой клетки. Все потомство одной клетки, размножившееся способом митоза, называют клоном. Все клетки, образовавшиеся этим путем, представляют собой один клон, и поэтому вся содержащаяся в них генетическая информация одинакова (понятно теперь, как появилась клонированная овечка Долли).

Другой способ распределения наследственных признаков реализуется в процессе деления половых клеток — гамет (название происходит от греческого слова gamete — жена) — и называется мейозом. Гаметы — репродуктивные клетки животных или растений, обеспечивающие при их слиянии развитие новой особи. При оплодотворении в половом размножении гаметы сливаются и образуют одну клетку — зиготу (от греческого zygotes — соединенный вместе), которая содержит 2п хромосом. При мейозе гаметы (женские — яйцеклетки, мужские — сперматозоиды) образуются из диплоидных клеток. Хромосомы делятся один раз, а сама клетка — дважды, т.е. исходные хромосомы

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.